引言/導(dǎo)讀
在未來網(wǎng)絡(luò)的研究與發(fā)展進(jìn)程中，開源軟件起到了巨大的作用。開源軟件以快速迭代、開放、靈活可定制等特性受到了廣大研究人員的青睞，具有很強(qiáng)的前瞻性。在信息網(wǎng)絡(luò)的研究中，開源軟件涉及從單個(gè)設(shè)備的軟件實(shí)現(xiàn)到平臺(tái)級(jí)軟件系統(tǒng)的方方面面。中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院在《CUBENet集成驗(yàn)證平臺(tái)研發(fā)》基礎(chǔ)上升級(jí)完成最新版開源開放CUBE-Platform部署，并在2018年MWCS進(jìn)行了發(fā)布。該平臺(tái)是一套基于ONF社區(qū)M-CORD項(xiàng)目的電信邊緣云能力服務(wù)系統(tǒng)，遵循Apache2.0相關(guān)協(xié)議，是國內(nèi)首個(gè)基于M-CORD架構(gòu)部署的開源平臺(tái)項(xiàng)目，也是網(wǎng)研院在云計(jì)算領(lǐng)域首批獲得著作權(quán)的軟件產(chǎn)品，更是中國聯(lián)通在網(wǎng)絡(luò)開源研究領(lǐng)域軟件研發(fā)的重要成果。
一、關(guān)鍵詞
開源、白盒、行業(yè)專網(wǎng)、邊緣云
二、測試床項(xiàng)目承接主體
2.1發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 劉斯奇 18601102792
2.2合作公司北京博上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
中科諾維（北京）科技有限公司
三、測試床項(xiàng)目目標(biāo)
運(yùn)營商方面，伴隨云計(jì)算、SDN、NFV等技術(shù)興起，國內(nèi)外運(yùn)營商都相繼提出中遠(yuǎn)期網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的戰(zhàn)略目標(biāo)，一方面是想借助新技術(shù)產(chǎn)生新的業(yè)務(wù)模式，積極應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)公司OTT服務(wù)對電信傳統(tǒng)業(yè)務(wù)造成的強(qiáng)力沖擊。另一方面希望依托新技術(shù)構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，努力擺脫多年形成的僵化網(wǎng)絡(luò)對自身運(yùn)維效率提升帶來的巨大阻礙。ONF（Open Networking Foundation）開放網(wǎng)絡(luò)基金會(huì)是2011年由運(yùn)營商主導(dǎo)成立的國際開放聯(lián)盟組織，通過利用SDN、NFV和云化技術(shù)等方式圍繞網(wǎng)絡(luò)軟硬件解耦、白盒設(shè)備、開源軟件和軟件定義標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建解決方案，進(jìn)而推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營商業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)型，幫助整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)大幅降低Capex 和 Opex 成本，包括5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，超級(jí)寬帶和其他新一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。CORD的核心就是用IT/互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商的技術(shù)思路/運(yùn)維方法來解決電信運(yùn)營商的技術(shù)、商業(yè)、管理、運(yùn)維等問題。用開源軟件和白盒硬件來構(gòu)建技術(shù)模塊，用通用的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模來降低成本。中國聯(lián)通于2016年發(fā)起成立的“中國CORD產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，也是意在整合傳統(tǒng)運(yùn)營商、CORD制造商、芯片廠商、軟件服務(wù)商等各方優(yōu)勢資源的同時(shí)，將開源開放的理念引入到合作中?；陂_源社區(qū)組織的體系架構(gòu)和軟件技術(shù)，依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加強(qiáng)開源開發(fā)能力的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新和合作共贏，共同推動(dòng)CORD在中國的商用部署，加快向新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)轉(zhuǎn)型。
垂直行業(yè)方面，當(dāng)前能源電力行業(yè)集中度高、價(jià)值大、產(chǎn)業(yè)滲透面廣，且正在進(jìn)入數(shù)字化轉(zhuǎn)型爆發(fā)期，部分發(fā)電企業(yè)仍存在人工作業(yè)環(huán)境惡劣及高危險(xiǎn)系數(shù)等工作因素。發(fā)電廠工作區(qū)域范圍大、環(huán)境相對較差，傳統(tǒng)的巡視主要是通過人工方式，綜合運(yùn)用感官以及一些配套的檢測儀器對設(shè)備進(jìn)行以簡單定性判斷為主的檢查，該方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測質(zhì)量分散、主觀因素多、巡視不到位且難以全面監(jiān)控、巡視結(jié)果數(shù)字化不便等缺陷。單純依靠傳統(tǒng)的傳感器及攝像頭監(jiān)控會(huì)由于安裝環(huán)境等問題導(dǎo)致監(jiān)控范圍和監(jiān)控角度無法全覆蓋，而要保證全方位無死角的監(jiān)控，又需要安裝過多的傳感器、攝像頭才能完成，在投入上會(huì)造成巨大的浪費(fèi)，同時(shí)由于過多的傳感器需要維護(hù)，造成整體解決方案性價(jià)比低。
四、測試床方案架構(gòu)
4.1測試床應(yīng)用場景
以能源行業(yè)火力發(fā)電廠為例，其中輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的重要輔助系統(tǒng)之一，輸煤棧橋內(nèi)的皮帶機(jī)、滾軸篩、碎煤機(jī)、三通、犁煤器、除塵器、除鐵器等主要設(shè)備，速度監(jiān)測、跑偏、撕裂、拉繩等保護(hù)設(shè)備以及電纜、排水、通風(fēng)、供電、照明、消防、通訊附屬設(shè)備數(shù)量多、分布點(diǎn)多、總里程長，給人工巡檢帶來了繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度；同時(shí)輸煤棧橋存在易產(chǎn)生粉塵、噪聲大、空氣不易流通、散熱較慢等環(huán)境惡劣的問題，對日常巡檢提出了更高要求，也增加了人工巡檢的危險(xiǎn)性。雖然當(dāng)前大部分發(fā)電廠采用以固定點(diǎn)安裝監(jiān)控視頻來檢測輸煤系統(tǒng)的環(huán)境及設(shè)備情況，通過人員攜帶便攜式儀器進(jìn)行現(xiàn)場巡檢，然而固定式的監(jiān)控靈活性差，存在監(jiān)控死角，人員巡檢處于惡劣工作環(huán)境下，勞動(dòng)強(qiáng)度大，外加現(xiàn)場為高空作業(yè)，易引發(fā)安全事故。目前多數(shù)工業(yè)園區(qū)雖通過WiFi進(jìn)行無線接入，但WiFi在安全認(rèn)證、抗干擾、信道利用率、QoS、業(yè)務(wù)連續(xù)性等方面無法進(jìn)行保障，難以滿足工業(yè)需求。
4.2測試床架構(gòu)
測試床架構(gòu)是平臺(tái)的核心，涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)及安全等重要因素?；陂_源M-CORD平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，考慮到CORD開源社區(qū)的平臺(tái)中集成的為eNodeB和UE模擬器，因此在實(shí)際部署驗(yàn)證時(shí)需要替換為真實(shí)的eNodeB和UE，本系統(tǒng)中一體化小基站即為eNodeB，位于機(jī)器人中的LTE CPE為UE。另外，CORD開源社區(qū)中使用了白盒交換機(jī)來模擬實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的Leaf-Spine網(wǎng)絡(luò)，而在本項(xiàng)目中，均部署運(yùn)行在發(fā)電廠，不需要負(fù)載的傳輸網(wǎng)絡(luò)，因此，在項(xiàng)目中可以精簡白盒交換機(jī)的數(shù)量，通過一臺(tái)白盒交換機(jī)作為匯聚即可。
CORD開源社區(qū)中使用了開源的EPC，無論是在配置、穩(wěn)定性和性能方面都存在一些不足，因此，在具體實(shí)施過程中，可以替換其中的開源EPC以提升整體系統(tǒng)的易用性、穩(wěn)定性和性能。
綜上，測試床架構(gòu)設(shè)計(jì)如下：
圖1 測試床架構(gòu)
4.3測試床方案
經(jīng)過對電廠業(yè)務(wù)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，選取晉能離石大土河電廠的五號(hào)輸煤管線作為智能監(jiān)控試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)施自動(dòng)化巡檢探索。即在五號(hào)輸煤管線上方安裝一巡檢機(jī)器人導(dǎo)軌，在巡檢機(jī)器人上安裝高清攝像頭、紅外熱成像儀、高清晰拾音器、激光雷達(dá)設(shè)備，這些設(shè)備將采集高清視頻圖像、音頻、熱成像等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過機(jī)器人中集成的LTE無線通信模組以及管線附近安裝的LTE基站設(shè)備傳送到電廠核心機(jī)房的CORD監(jiān)控平臺(tái)，CORD監(jiān)控平臺(tái)中的監(jiān)控應(yīng)用服務(wù)程序?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將分析處理后的結(jié)果呈現(xiàn)到監(jiān)控大屏上。
如下圖，為系統(tǒng)整體拓?fù)鋱D。
圖 2 總體方案拓?fù)鋱D
整體系統(tǒng)分為4大塊，即智能巡檢機(jī)器人、一體化小基站、巡檢平臺(tái)系統(tǒng)、監(jiān)控與運(yùn)維中心。
4.3.1智能巡檢機(jī)器人
在智能巡檢機(jī)器人上安裝5大組件：CPE通訊模塊、高清攝像頭、高清拾音器、紅外熱成像儀、激光雷達(dá)。如下圖所示：
圖 3 智能巡檢機(jī)器人
其中LTE CPE作為4G LTE無線通訊模組，提供基礎(chǔ)的LTE網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)，將采集設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)通過該模組在LTE無線網(wǎng)絡(luò)上傳送， LTE CPE的工作頻段應(yīng)與下節(jié)中一體化小基站的工作頻段相對應(yīng)。
考慮到機(jī)器人的工作環(huán)境比較惡劣，如高粉塵、灑水清掃等因素，因此上述的整體部件將整體加封一個(gè)防塵、防水外殼，各組件在外殼內(nèi)按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的位置安裝固定。特別說明的是，LTE CPE需要與基站建立無線連接，而鐵質(zhì)外殼可能對LTE型號(hào)有所遮擋損耗，因此，在外殼上預(yù)留兩根天線接口，將LTE CPE的內(nèi)置天線改裝為外置天線。
4.3.2一體化基站
基站具有一體化、精確覆蓋、靈活部署等特性，在本項(xiàng)目中作為無線接入點(diǎn)，為機(jī)器人中的LTE CPE提供LTE無線接入服務(wù)。在小基站的選擇上需考慮如下因素：
1、覆蓋：5號(hào)輸煤管線總長約為130米，機(jī)器人將在預(yù)置路線上來回移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，小基站所發(fā)出的信號(hào)需要覆蓋機(jī)器人的移動(dòng)路線，確保機(jī)器人中的LTE CPE能夠正常工作。
2、安裝位置：實(shí)際上也與上面一條覆蓋相關(guān)，若能安裝的管線中央，則可節(jié)省小基站的發(fā)射功率。但還需要考慮現(xiàn)場實(shí)地情況，包括固定位置是否有空間、是否能夠方便取電以及鏈接核心網(wǎng)的光纖/網(wǎng)線連接。
3、工作頻段：本次項(xiàng)目為了驗(yàn)證中國聯(lián)通提出的開源平臺(tái)能否應(yīng)用到垂直行業(yè)中，因此，首選考慮使用中國聯(lián)通的無線頻譜資源。此外，由于M-CORD系統(tǒng)與中國聯(lián)通的公網(wǎng)之間無任何連接，因此需要考慮將本小基站的工作頻段與公網(wǎng)的頻段錯(cuò)開，以防對公網(wǎng)用戶造成影響。
4、防護(hù)：同機(jī)器人的安裝環(huán)境，需要能夠防塵、防水。
4.3.3行業(yè)專網(wǎng)及邊緣云綜合能力平臺(tái)（先期實(shí)現(xiàn)巡檢監(jiān)控功能）
行業(yè)專網(wǎng)及邊緣云綜合能力平臺(tái)架構(gòu)參考“4.2測試床架構(gòu)”。
4.3.4監(jiān)控和維護(hù)中心
分為兩個(gè)部分：監(jiān)控大廳和維護(hù)終端。
采集到的數(shù)據(jù)通過巡檢監(jiān)控平臺(tái)中的虛擬應(yīng)用服務(wù)器處理后，得到分析后的結(jié)果，包括原始高清視頻圖像、熱成像圖像、粉塵噪音指數(shù)、不合規(guī)著裝人員等預(yù)警信息，這些結(jié)果信息均反饋到監(jiān)控大廳的監(jiān)控大屏上。具體的監(jiān)控大廳只要能夠通過Http訪問M-CORD巡檢監(jiān)控平臺(tái)中的虛擬監(jiān)控應(yīng)用服務(wù)器即可。
維護(hù)終端用于維護(hù)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，處理一些故障和修改一些配置使用。而系統(tǒng)的核心監(jiān)控平臺(tái)所使用的服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備位于中心機(jī)房，設(shè)備噪音、空調(diào)低溫以及操作臺(tái)受限，因此可在監(jiān)控平臺(tái)的交換機(jī)上預(yù)留端口，通過此端口引出到操作間的維護(hù)終端。維護(hù)終端可以對系統(tǒng)平臺(tái)的一體化小基站、CORD服務(wù)器、接入交換機(jī)以及CORD平臺(tái)中各虛擬網(wǎng)元設(shè)備進(jìn)行配置和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。
4.4方案重點(diǎn)技術(shù)
本測試床方案重點(diǎn)技術(shù)主要圍繞開源軟件、白盒硬件及提供專網(wǎng)服務(wù)能力來開展：
4.4.1開源軟件平臺(tái)
CORD項(xiàng)目（Central Office Re-architected as a DataCenter）是ONF發(fā)起并管理的SDN領(lǐng)域開源項(xiàng)目，是建立和構(gòu)建邊緣云概念的理想平臺(tái)，最新發(fā)布的版本已經(jīng)完全支持云原生應(yīng)用Kubernetes。CORD除可支持對運(yùn)營商的CO(Central Office)機(jī)房進(jìn)行改造為云數(shù)據(jù)中心外，也可對運(yùn)營商及企業(yè)的邊緣機(jī)房進(jìn)行云化改造為具備邊緣接入能力的基礎(chǔ)平臺(tái)，其目標(biāo)是提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)交付平臺(tái)的參考實(shí)現(xiàn)，其核心輸出包括一個(gè)軟件平臺(tái)、系列硬件規(guī)范和服務(wù)模型等。CORD項(xiàng)目整合了一系列開源項(xiàng)目，包括 OpenStack、Docker 和 ONOS?，并利用 DevOps 的應(yīng)用開發(fā)模型為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商建立一個(gè)開放、可編程且敏捷的平臺(tái)。CORD的場景主要分為家庭接入業(yè)務(wù)（R-CORD）、企業(yè)業(yè)務(wù)（E-CORD）和移動(dòng)業(yè)務(wù)（M-CORD）。
目前國際上開源社區(qū)在邊緣計(jì)算領(lǐng)域涉及的項(xiàng)目主要圍繞Akraino、StarlingX、vco和CORD四個(gè)項(xiàng)目。
Akraino是一個(gè)Linux基金會(huì)項(xiàng)目，支持針對邊緣計(jì)算系統(tǒng)和應(yīng)用程序優(yōu)化的高可用性云服務(wù)。 該項(xiàng)目成員有ARM、AT&T、戴爾EMC、愛立信、華為、英特爾公司、inwinSTACK、瞻博網(wǎng)絡(luò)、諾基亞、高通、Radisys、紅帽和風(fēng)河等。它既包括了頂層邊緣應(yīng)用程序或VNF，也包括了中間與底層基礎(chǔ)架構(gòu)框架交互的中間件和邊緣API，當(dāng)然也包括了管理底層基礎(chǔ)架構(gòu)的Edge Stack，以及相應(yīng)的生存周期管理、CI/CD和工具集。
StarlingX項(xiàng)目是OpenStack基金會(huì)啟動(dòng)的另一個(gè)獨(dú)立的開源項(xiàng)目，它使用了許多OpenStack服務(wù)來提供核心的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)功能。它基于英特爾和風(fēng)河貢獻(xiàn)的種子代碼，并將自己的組件與OpenStack、Ceph和OVS等領(lǐng)先的開源項(xiàng)目結(jié)合在一起，組成一套完美的軟件方案。同時(shí)，StarlingX也是在Akraino的框架下，但它大多基于OpenStack架構(gòu)而來，并且向上層提供了一系列虛擬網(wǎng)絡(luò)化功能（Virtual Network Functions），方便上層的編排器來調(diào)用IaaS層的資源，而底層則是使用目前云計(jì)算平臺(tái)的Best Practice，即控制服務(wù)、計(jì)算服務(wù)（kvm）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ovs）、存儲(chǔ)服務(wù)（ceph）來完成。另外還會(huì)發(fā)現(xiàn)，StarlingX除了擁有OpenStack組件外，還增加了很多中間件如Software Management Service,、Fault Management Service, Host Management Service等，提供了更多的底層API，比OpenStack支持的功能點(diǎn)更多。
vCO是OPNFV社區(qū)的項(xiàng)目，該項(xiàng)目提供了住宅和企業(yè)的vCPE服務(wù)，展示了使用OpenStack云、OpenDaylight SDN控制器、OpenCompute平臺(tái)(OCP)兼容硬件開發(fā)的平臺(tái)及加載的一系列提供端到端服務(wù)的VNF。該演示表明，這一網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支持現(xiàn)場配置連接和vCPE，具有實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測和分析、故障管理和服務(wù)保證等功能。vCO的組件與CORD不同，vCO是以O(shè)penStack為基礎(chǔ)建立的，而CORD是建立在OpenStack或Docker容器之上。vCO使用OpenDaylight控制器，CORD使用XOS操作系統(tǒng)和ONOS控制器。
圖4 CORD與現(xiàn)有國內(nèi)外技術(shù)對比
基于開源軟件的開放性特點(diǎn)，測試床也可根據(jù)行業(yè)需求對平臺(tái)需要做定制開發(fā)。
4.4.2白盒硬件
白盒設(shè)備通過部署在通用硬件系統(tǒng)，可以輕松拓展，部署在各種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景中。白盒設(shè)備也為測試床項(xiàng)目提供了極高的可復(fù)制性，為垂直行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化轉(zhuǎn)型，提供了模版方案。本測試床涉及的白盒設(shè)備形態(tài)主要可分為承載核心網(wǎng)軟件功能通用服務(wù)器設(shè)備、白盒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)）、白盒基站。白盒硬件和傳統(tǒng)與之相對立的黑盒設(shè)備其主要區(qū)別就是功能開放，包含三個(gè)層面：接口開放、架構(gòu)開放及能力開放。
只有開放接口才能豐富整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)鏈各方也可以更加專心“各司其職”，通過競爭催化創(chuàng)新，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，增加兼容及可擴(kuò)展性。與此同時(shí)，接口開放也為未來更好地共建、共享網(wǎng)絡(luò)，減少opex/capex提供強(qiáng)有力支撐。
對于架構(gòu)的開放，可在未來行業(yè)或企業(yè)的應(yīng)用中，通過軟件功能虛擬化形式和企業(yè)網(wǎng)關(guān)、業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)及云接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備共設(shè)，為企業(yè)提供可本地部署的邊緣計(jì)算能力。
對于能力開放，可嘗試將API接口提供給第三方應(yīng)用，從而為企業(yè)及個(gè)人用戶提供更多的應(yīng)用體驗(yàn)服務(wù)。
4.4.3專網(wǎng)能力
專網(wǎng)用于承載隔離性要求極高的行業(yè)應(yīng)用，在園區(qū)內(nèi)采用獨(dú)立的無線設(shè)備、頻率資源、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)，與公網(wǎng)無線、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)完全隔離的通道，公網(wǎng)業(yè)務(wù)變化完全不會(huì)影響專網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，形成嚴(yán)格隔離的行業(yè)專網(wǎng)。
獨(dú)立專網(wǎng)架構(gòu)具有高隔離性，性能靈活定制等能力，但所有設(shè)備都需要單獨(dú)建設(shè)，成本高。此外，對于語音、短信等通信需求，獨(dú)立專網(wǎng)還需要單獨(dú)建設(shè)IMS、短信平臺(tái)等，增加額外投資。
圖5 獨(dú)立專網(wǎng)架構(gòu)：獨(dú)立基站、頻率、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)U面、C面
為園區(qū)分配獨(dú)立的頻段，建設(shè)獨(dú)立基站、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)U面和C面設(shè)備。園區(qū)內(nèi)的應(yīng)用流量通過獨(dú)立頻段的空口接入獨(dú)立基站，在園區(qū)本地通過UPF分流，直接流向園區(qū)內(nèi)網(wǎng)的應(yīng)用平臺(tái)/園區(qū)私有云/IDC，或園區(qū)內(nèi)承載應(yīng)用平臺(tái)的邊緣云（MEC），相比公網(wǎng)流量，大大降低了傳輸時(shí)延，并保證園區(qū)內(nèi)網(wǎng)流量不出園區(qū)，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)隔離。
如果有訪問互聯(lián)網(wǎng)的需求，可通過園區(qū)內(nèi)的UPF經(jīng)安全設(shè)備（防火墻、抗DDoS等，沒有直接畫出）后接入互聯(lián)網(wǎng)。如果沒有訪問互聯(lián)網(wǎng)的需求，則不需要通過UPF接入互聯(lián)網(wǎng)。
用戶可以根據(jù)不同應(yīng)用的需求，調(diào)整專網(wǎng)相應(yīng)位置基站的上下行帶寬配比，管理終端的接入權(quán)限，配置終端IP地址池等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營維護(hù)的操作。
任何公網(wǎng)的調(diào)整不會(huì)影響到專網(wǎng)業(yè)務(wù)。
4.5方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性
本方案以基于開源的電信邊緣云平臺(tái)作為面向電廠智能巡檢機(jī)器人的4/5G承載接入方案，平臺(tái)采用ONF社區(qū)最新的開源項(xiàng)目架構(gòu)進(jìn)行二次開發(fā)、集成智能機(jī)器人及相關(guān)基站組件，為電廠提供邊緣及專網(wǎng)接入的聯(lián)合創(chuàng)新型綜合能力平臺(tái)。
該綜合能力平臺(tái)通過使用開源CORD項(xiàng)目作為基礎(chǔ)接入架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦、設(shè)備白盒化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化；并可集成電廠行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，為已有行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)提供運(yùn)行的平臺(tái)載體，同時(shí)還可以基于該平臺(tái)所提供的網(wǎng)絡(luò)能力進(jìn)行新型應(yīng)用系統(tǒng)的創(chuàng)新開發(fā)。
本方案利用無線機(jī)器人上搭載的激光測試儀及相關(guān)智能傳感器，對皮帶機(jī)、周圍環(huán)境進(jìn)行視頻、紅外、聲音、氣體的監(jiān)測和采集，采集到的數(shù)據(jù)通過無線基站設(shè)備送至平臺(tái)中集成的電廠應(yīng)用分析系統(tǒng)，分析系統(tǒng)對采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、基于AI人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)及模型訓(xùn)練，最后將分析處理結(jié)果發(fā)送給中心管理平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，給出預(yù)警及其告警信息，為能源電力行業(yè)提供了可參考的智慧化改造案例及經(jīng)驗(yàn)。
4.6方案安全風(fēng)險(xiǎn)控制
由于廠區(qū)數(shù)據(jù)要求本地加載，不基于公網(wǎng)進(jìn)行回傳，故本方案采用端到端的專網(wǎng)解決方案，起到了與公網(wǎng)數(shù)據(jù)的良好隔離，保證了數(shù)據(jù)的安全及私密性并有效的規(guī)避了外網(wǎng)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)性。
五、測試床實(shí)施部署
5.1測試床實(shí)施規(guī)劃
序號(hào) | 階段名稱 | 時(shí)間 | 主 要 工 作 內(nèi) 容 |
1 | 可行性研究階段 | 20XX.X-20XX.X+1 | （1）溝通交流，行業(yè)調(diào)研； |
2 | 設(shè)計(jì)階段 | 20XX.X+1-20XX.X+3 | （1）需求對接，聯(lián)合創(chuàng)新，積極探索示范試點(diǎn)項(xiàng)目； |
3 | 施工部署階段 | 20XX.X+3-20XX.X+8 | 設(shè)備入場施工部署調(diào)測 |
4 | 運(yùn)行驗(yàn)收階段 | 20XX.X+9-20XX.X+10 | 根據(jù)客戶需求，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)相關(guān)功能及運(yùn)行穩(wěn)定性 |
5 | 宣傳推廣階段 | 20XX.X+11-20XX.X+12 | （1）嘗試輸出白皮書，引導(dǎo)行業(yè)水平參考架構(gòu)設(shè)計(jì)； |
5.2測試床實(shí)施的技術(shù)支撐及保障措施
主要圍繞上游社區(qū)-聯(lián)通-行業(yè)客戶三大塊合作模式開展相關(guān)工作，依托網(wǎng)研院資源牽頭成立開放合作實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合生態(tài)合作伙伴去做項(xiàng)目導(dǎo)入，來為整體方案的部署實(shí)施提供技術(shù)支撐，并和其他合作實(shí)驗(yàn)室和行業(yè)客戶開展相關(guān)的生態(tài)建設(shè)。中國聯(lián)通以成員角色參與開源社區(qū)，借助社區(qū)進(jìn)一步提供技術(shù)驅(qū)動(dòng)，在研究內(nèi)容滿足部署的情況下，通過行業(yè)客戶提供的應(yīng)用場景去進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用和落地，并最終為社區(qū)提供案例反饋，形成完整閉環(huán)機(jī)制。
5.3測試床實(shí)施的自主可控性
充分利用開源軟件的快速迭代、開放、靈活可定制等特性，基于社區(qū)開放源代碼基礎(chǔ)進(jìn)行二次編譯和開發(fā)，按需求進(jìn)行調(diào)整及性能優(yōu)化，推動(dòng)方案平臺(tái)形成技術(shù)成果及相關(guān)軟件注冊權(quán)。
六、測試床預(yù)期成果
6.1測試床的預(yù)期可量化實(shí)施結(jié)果
輸出基于行業(yè)專網(wǎng)及邊緣云綜合能力平臺(tái)的“電信邊緣云能力服務(wù)系統(tǒng)”，并取得相關(guān)軟件注冊權(quán)。
6.2測試床的商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益
結(jié)合能源行業(yè)部分中大型企業(yè)廠區(qū)存在信息化改造需求，且企業(yè)數(shù)據(jù)相對封閉，不宜接入公網(wǎng)環(huán)境，需引導(dǎo)性挖掘企業(yè)需求（企業(yè)提供對接環(huán)境場景）；聯(lián)合合作伙伴（設(shè)備廠家提供未來網(wǎng)絡(luò)終端模組、接入設(shè)備及VNF網(wǎng)元、核心網(wǎng)設(shè)備VNF網(wǎng)元）；結(jié)合自建邊緣及專網(wǎng)新技術(shù)平臺(tái)并提供網(wǎng)絡(luò)接入許可及頻率資源，為企業(yè)提供邊緣及專網(wǎng)能力服務(wù)，后期讓企業(yè)對接聯(lián)通集團(tuán)或分公司政企大客戶部門，建立聯(lián)通和企業(yè)客戶之間新業(yè)務(wù)合作商業(yè)機(jī)制，進(jìn)一步嘗試探索傳統(tǒng)電信運(yùn)營商基于新技術(shù)平臺(tái)為企業(yè)提供邊緣及專網(wǎng)運(yùn)營合作的新業(yè)務(wù)模式。
6.3測試床的社會(huì)價(jià)值
該測試床方案，聯(lián)通作為通信運(yùn)營商提供了關(guān)鍵的通信和服務(wù)資源、專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)團(tuán)隊(duì)支撐、配套的產(chǎn)業(yè)鏈整合能力及網(wǎng)絡(luò)測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對接能源行業(yè)的具體應(yīng)用落地場景，通過開源技術(shù)帶來的這種靈活性為整個(gè)通信和相關(guān)行業(yè)信息系統(tǒng)的融合奠定了基礎(chǔ)，推進(jìn)了新興ICT技術(shù)與能源行業(yè)結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用落地，創(chuàng)造了可持續(xù)發(fā)展的良性生態(tài)環(huán)境，同時(shí)，也為未來5G專網(wǎng)運(yùn)營積累了相關(guān)寶貴經(jīng)驗(yàn)。
6.4測試床初步推廣應(yīng)用案例
山西晉能集團(tuán)有限公司是成立于1999年9月，公司注冊資本6.46億元，總資產(chǎn)51.5億元，主要經(jīng)營業(yè)務(wù)涉及煤—電—冶金、煤-電-鋁產(chǎn)業(yè)及國際貿(mào)易和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。晉能離石大土河電廠是山西呂梁市實(shí)現(xiàn)市區(qū)集中供熱的主要熱源，也是山西省鋁循環(huán)產(chǎn)業(yè)園區(qū)局域電網(wǎng)運(yùn)營試點(diǎn)方案批復(fù)的主要電源點(diǎn)，廠內(nèi)具有超臨界機(jī)組、燃用低熱值煤、使用城市中水、熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域電網(wǎng)主要電源、節(jié)能減排等特點(diǎn)。電廠的建設(shè)，不僅能夠破解呂梁城區(qū)集中供熱熱源不足的歷史難題，同時(shí)對于推進(jìn)呂梁煤、電、網(wǎng)、鋁協(xié)同發(fā)展，呂梁產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提高能源綜合利用效率、加快循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、淘汰落后產(chǎn)能、促進(jìn)大區(qū)污染防治、解決當(dāng)?shù)厝罕娋蜆I(yè)等意義重大。
晉能離石大土河電廠作為火力發(fā)電廠（場景需求參考“4.1測試床應(yīng)用場景”），存在相關(guān)信息化改造需求，為此，中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院基于開源CORD平臺(tái)，集成智能機(jī)器人及相關(guān)基站組件，研發(fā)了電廠智能巡檢解決方案，支持4G/5G無線接入，不但實(shí)現(xiàn)了巡檢機(jī)器人大帶寬、高穩(wěn)定的無線連接，滿足激光測試儀及相關(guān)智能傳感器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳要求以及電廠環(huán)境中的高防塵要求，還利用部署在平臺(tái)中的電廠應(yīng)用分析系統(tǒng)和邊緣人工智能技術(shù)，對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理和分析，實(shí)現(xiàn)了電廠管理的智能化和可視化，為能源電力行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供了可參考的范例及經(jīng)驗(yàn)。
圖6 測試床應(yīng)用案例系統(tǒng)圖
七、測試床成果驗(yàn)證
7.1測試床成果驗(yàn)證計(jì)劃
測試床成果驗(yàn)證計(jì)劃主要包括無線性能和端到端業(yè)務(wù)驗(yàn)證兩方面。
7.2測試床成果驗(yàn)證方案
7.2.1無線性能
主要測試無線通信的性能指標(biāo)，主要包括無線覆蓋、E2E時(shí)延。驗(yàn)證工作如下：
測試項(xiàng)目：無線網(wǎng)絡(luò)性能測試 |
測試目的：驗(yàn)證監(jiān)控機(jī)器人運(yùn)行路線上信號(hào)覆蓋強(qiáng)度、E2E時(shí)延 |
預(yù)置條件：
|
測試步驟：
|
預(yù)期結(jié)果：
|
測試結(jié)果： |
結(jié)論： |
7.2.2 E2E業(yè)務(wù)驗(yàn)證
主要測試整個(gè)智能巡檢系統(tǒng)是否能夠正常工作，滿足日常的智能巡檢需求。驗(yàn)證工作如下：
測試項(xiàng)目：E2E業(yè)務(wù)驗(yàn)證 |
測試目的：驗(yàn)證能巡檢系統(tǒng)是否能夠滿足日常的智能巡檢需求 |
預(yù)置條件：
|
測試步驟：
|
預(yù)期結(jié)果：
|
測試結(jié)果： |
結(jié)論： |
八、與已存在AII測試床的關(guān)系
無
九、測試床成果交付
9.1測試床成果交付件
序號(hào) | 名稱 | 類別 |
1 | 基于開源白盒的工業(yè)互聯(lián)云專網(wǎng)綜合能力測試床 | 系統(tǒng)平臺(tái) |
2 | 電信邊緣云能力服務(wù)系統(tǒng)V1.0 | 計(jì)算機(jī)軟件注冊權(quán)登記證書 |
3 | 基于開源白盒的工業(yè)互聯(lián)云專網(wǎng)綜合能力測試床—設(shè)計(jì)方案及部署說明 | 技術(shù)方案，成果性輸出文檔 |
9.2測試床可復(fù)制性
該測試床可為電廠信息化改造提供有力支撐，可將該解決方案打造成能源行業(yè)智能化改造的樣板，為行業(yè)內(nèi)相關(guān)場景的適配提供參考依據(jù)，適用于中大型企業(yè)園區(qū)有邊緣接入、專網(wǎng)服務(wù)及安全生產(chǎn)代替高危人工作業(yè)的移動(dòng)巡檢類場景。
9.3測試床開放性
該測試床基于開源項(xiàng)目構(gòu)建，本身具備良好的開放及兼容能力，可以與企業(yè)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行平滑對接。由于測試床部署在開放通用硬件平臺(tái)上，可以拓展到相關(guān)場景開放環(huán)境中。
十、其他信息
10.1測試床使用者
【明確非發(fā)起方的公司可以使用測試床程度，以及相關(guān)的要求和限制條件。】
10.2 測試床知識(shí)產(chǎn)權(quán)說明 【請清晰說明誰對測試床的建設(shè)、運(yùn)營以及使用擁有產(chǎn)權(quán)?！?br/>中國聯(lián)通
10.3測試床運(yùn)營及訪問使用
建設(shè)初期通過專網(wǎng)解決方案模式推進(jìn)，聯(lián)通牽頭相關(guān)設(shè)備廠家負(fù)責(zé)整體系統(tǒng)集成及平臺(tái)的部署、及運(yùn)營。建設(shè)后期行業(yè)客戶可基于平臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)訪問及簡單的操作及維護(hù)，相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)及故障維護(hù)可通過維保服務(wù)由聯(lián)通地方分公司進(jìn)行跟進(jìn)支撐及解決。
10.4測試床資金
序號(hào) | 預(yù)算科目名稱 | 合計(jì)（萬元） | 備注 |
（1） | （2） | （3） | |
1 | 一、成本費(fèi)用支出 | 125.7 | |
2 | 1、差旅費(fèi) | 5.7 | |
3 | 2、辦公費(fèi) | 0 | |
4 | （1）耗材配件 | 0 | |
5 | （2）技術(shù)資料費(fèi) | 0 | |
6 | （3）文印費(fèi) | 0 | |
7 | 3、低值易耗品 | 0 | |
8 | 4、通信費(fèi) | 0 | |
9 | 5、車輛租賃費(fèi) | 0 | |
10 | 6、技術(shù)服務(wù)費(fèi) | 120 | |
11 | 7、設(shè)備租賃費(fèi) | 0 | |
12 | 二、資本化支出 | 61 | |
合計(jì) | 186.7 |
10.5測試床時(shí)間軸
序號(hào) | 措施 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 |
1 | 溝通交流，行業(yè)調(diào)研 | ||||||||||||
2 | 深度對接，達(dá)成初步意向 | ||||||||||||
3 | 確定價(jià)值場景范圍 | ||||||||||||
4 | 需求對接，聯(lián)合創(chuàng)新，積極探索示范試點(diǎn)項(xiàng)目 | ||||||||||||
5 | 輸出白皮書，引導(dǎo)行業(yè)水平參考架構(gòu)設(shè)計(jì) | ||||||||||||
6 | 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)可復(fù)制空間 | ||||||||||||
7 | 營造生態(tài)體系，構(gòu)筑商業(yè)粘性 | ||||||||||||
8 | 打造產(chǎn)業(yè)樣板間，進(jìn)一步構(gòu)筑商業(yè)粘性 |
聲明
本報(bào)告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應(yīng)替代律師意見。本報(bào)告所有材料或內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護(hù)。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)方式傳播，不得在任何公開場合使用報(bào)告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
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